موجة مستمرة

استخدمت أجهزة الإرسال اللاسلكي المبكرة جدًا فجوة شرارية لتوليد تذبذبات ترددات لاسلكية في هوائي الإرسال. وتألفت الإشارات الناتجة عن هذه الأجهزة من سلاسل من نبضات قصيرة من تذبذبات ترددات لاسلكية جيبية تتلاشى بسرعة إلى الصفر، وتُسمى هذه الموجات بالموجات المخمدة . كان عيب الموجات المخمدة هو انتشار طاقتها على نطاق ترددي واسع للغاية ؛ أي أنها ذات عرض نطاق ترددي واسع . ونتيجة لذلك، كانت تُنتج تداخلًا كهرومغناطيسيًا ينتشر على إرسال المحطات ذات الترددات الأخرى.

وقد حفّز هذا الجهودَ لإنتاج تذبذبات ترددات لاسلكية تتلاشى ببطء أكبر، أي ذات تخميد أقل. ثمة علاقة طردية بين معدل التلاشي (مقلوب الثابت الزمني ) للموجة المتخمدة وعرض نطاقها؛ فكلما طالت مدة تلاشي الموجات المتخمدة حتى تصل إلى الصفر، ضاق نطاق التردد الذي تشغله الإشارة اللاسلكية، وبالتالي قلّ تداخلها مع عمليات الإرسال الأخرى. ومع ازدياد عدد أجهزة الإرسال التي تكتظ بها طيف الترددات اللاسلكية، مما يقلل المسافة الترددية بين عمليات الإرسال، بدأت اللوائح الحكومية في تحديد الحد الأقصى للتخميد أو "التناقص" المسموح به في أجهزة الإرسال اللاسلكية. وقد أنتج المصنّعون أجهزة إرسال شرارية تولّد موجات "رنانة" طويلة ذات تخميد ضئيل.

تبيّن أن الموجة الراديوية المثالية للاتصالات اللاسلكية هي موجة جيبية ذات تخامد معدوم، أي موجة مستمرة . نظريًا، لا تمتلك الموجة الجيبية المستمرة غير المتقطعة نطاق ترددي؛ إذ تتركز طاقتها بالكامل عند تردد واحد، فلا تتداخل مع الإرسال على الترددات الأخرى. لم يكن بالإمكان إنتاج الموجات المستمرة باستخدام شرارة كهربائية، ولكن تم تحقيق ذلك باستخدام مذبذب إلكتروني يعمل بالصمامات المفرغة ، والذي اخترعه إدوين أرمسترونغ وألكسندر مايسنر حوالي عام ١٩١٣. بعد الحرب العالمية الأولى ، أصبحت أجهزة الإرسال القادرة على إنتاج الموجات المستمرة، مثل مولد ألكسندرسون ومذبذبات الصمامات المفرغة ، متاحة على نطاق واسع.

تم استبدال أجهزة إرسال الشرارة ذات الموجة المخمدة بأجهزة إرسال الأنبوب المفرغ ذات الموجة المستمرة حوالي عام 1920، وتم حظر عمليات الإرسال ذات الموجة المخمدة نهائياً في عام 1934.

من أجل نقل المعلومات، يجب إيقاف تشغيل الموجة المستمرة وتشغيلها باستخدام مفتاح التلغراف لإنتاج نبضات ذات أطوال مختلفة، "نقاط" و "شرطات"، والتي تهجئ الرسائل النصية بلغة مورس ، لذلك تتكون إشارة التلغراف اللاسلكي "ذات الموجة المستمرة" من نبضات من الموجات الجيبية ذات سعة ثابتة تتخللها فجوات بدون إشارة.

في تقنية مفتاح الموجة الحاملة (تشغيل/إيقاف)، إذا تم تشغيل الموجة الحاملة أو إيقافها فجأة، تُظهر نظرية الاتصالات أن عرض النطاق الترددي سيكون كبيرًا؛ أما إذا تم تشغيل الموجة الحاملة وإيقافها تدريجيًا، فسيكون عرض النطاق الترددي أصغر. ويرتبط عرض النطاق الترددي لإشارة مفتاح الموجة الحاملة (تشغيل/إيقاف) بمعدل نقل البيانات كما يلي: ${\displaystyle B_{n}=BK}$ أين${\displaystyle B_{n}}$يمثل عرض النطاق الترددي اللازم بالهرتز، ${\displaystyle B}$معدل إدخال المفتاح هو عدد تغييرات الإشارة في الثانية ( معدل الباود )، و${\displaystyle K}$هو ثابت مرتبط بظروف انتشار الموجات الراديوية المتوقعة؛ K=1 يصعب على الأذن البشرية فك تشفيره، ويُستخدم K=3 أو K=5 عندما يُتوقع حدوث تلاشي أو انتشار متعدد المسارات . ^{[ 3 ]}

يُطلق على الضوضاء الطفيلية الصادرة عن جهاز إرسال يقوم بتشغيل وإيقاف الموجة الحاملة فجأةً اسم " نقرات المفاتيح" . وتحدث هذه الضوضاء في جزء من نطاق تردد الإشارة أعلى وأسفل الموجة الحاملة مما هو مطلوب للتبديل الطبيعي الأقل حدة. ولحل هذه المشكلة في تقنية الموجة المستمرة، يُمكن جعل الانتقال بين التشغيل والإيقاف أكثر سلاسة، مما يجعل حواف النبضات ناعمة وأكثر استدارة، أو استخدام طرق تعديل أخرى (مثل تعديل الطور ). وقد تُفاقم بعض أنواع مُضخّمات الطاقة المُستخدمة في الإرسال من تأثير نقرات المفاتيح.

لم تكن أجهزة الإرسال اللاسلكية المبكرة قابلة للتعديل لنقل الكلام، ولذا كانت التلغراف اللاسلكي بتقنية الموجة المستمرة (CW) الوسيلة الوحيدة المتاحة للاتصال. ولا تزال تقنية الموجة المستمرة (CW) وسيلة اتصال لاسلكية فعّالة حتى بعد سنوات عديدة من إتقان نقل الصوت، وذلك لإمكانية استخدام أجهزة إرسال بسيطة ومتينة، ولأن إشاراتها هي أبسط أنواع التعديل القادرة على اختراق التشويش. كما أن النطاق الترددي المنخفض لإشارة الشفرة، والذي يعود جزئيًا إلى انخفاض معدل نقل المعلومات، يسمح باستخدام مرشحات انتقائية للغاية في جهاز الاستقبال، مما يحجب جزءًا كبيرًا من الضوضاء اللاسلكية التي قد تُقلل من وضوح الإشارة.

كان يُطلق على الراديو ذي الموجة المستمرة اسم "التلغراف الراديوي" لأنه، مثل التلغراف ، كان يعمل بواسطة مفتاح بسيط لنقل شفرة مورس . إلا أنه بدلاً من التحكم في التيار الكهربائي في سلك يمتد عبر البلاد، كان المفتاح يتحكم في الطاقة المرسلة إلى جهاز إرسال الراديو . ولا يزال هذا النمط شائع الاستخدام بين هواة الراديو نظرًا لنطاقه الترددي الضيق ونسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية مقارنةً بأنماط الاتصال الأخرى.

في الاتصالات العسكرية وهواية الراديو ، يُستخدم مصطلحا "CW" و"شفرة مورس" غالبًا بشكل متبادل، على الرغم من الاختلافات بينهما. فإلى جانب الإشارات اللاسلكية، يمكن إرسال شفرة مورس باستخدام التيار المستمر في الأسلاك، أو الصوت، أو الضوء، على سبيل المثال. بالنسبة للإشارات اللاسلكية، يتم تشغيل وإيقاف موجة حاملة لتمثيل النقاط والشرطات في عناصر الشفرة. ويبقى سعة الموجة الحاملة وترددها ثابتين خلال كل عنصر من عناصر الشفرة. عند جهاز الاستقبال، تُخلط الإشارة المستقبلة مع إشارة غير متجانسة من مذبذب التردد الخفقاني (BFO ) لتحويل نبضات التردد اللاسلكي إلى صوت. توقفت معظم الاتصالات التجارية عن استخدام شفرة مورس، لكنها لا تزال مستخدمة من قبل هواة الراديو. وتستخدم منارات الإرسال غير الاتجاهية (NDB) ونطاق الراديو متعدد الاتجاهات VHF (VOR) المستخدمة في الملاحة الجوية شفرة مورس لإرسال مُعرّفها.